[发明专利]一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种离子液体改性碳纳米管‑不饱和聚酯树脂材料及其制备方法，属于阻燃材料技术领域，所述制备方法为首先制备离子液体改性碳纳米管材料，然后将离子液体改性碳纳米管材料添加到不饱和聚酯树脂中，通过混合固化，得到离子液体改性碳纳米管‑不饱和聚酯树脂材料。本发明使离子液体渗入碳纳米管的3D网络结构中而使碳纳米管分散不团聚，离子液体改性碳纳米管再与不饱和聚酯树脂混合，碳纳米管燃烧时可形成网络结构的连续炭层，具有很强的隔热隔氧功能，有效降低复合材料燃烧的热释放率，大大提高了不饱和聚酯树脂的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，特别是涉及一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法。

背景技术

高分子化合物，又称聚合物或高聚物，指由许多小分子化合物通过共价键重复结合成的、相对分子质量很高(一万以上)的一类化合物。随着社会的迅速发展和进步，高分子化合物以密度小、耐腐蚀、强度高、电绝缘、易加工、成本低等良好的综合性能已逐渐覆盖了我们生活、生产、工作等方方面面。然而，聚合物极容易燃烧，而且许多聚合物的燃烧过程中常有腐蚀性的、或者有毒性的气体和烟雾产生。随着聚合物的广泛应用，人们的财产安全及生命安全将面临着越来越严重的威胁。高分子材料阻燃性的研究逐渐成为研究的一大趋势。

不饱和聚酯树脂(UP)是日常生活中最为常见的一类热固性高分子材料，因其好的机械力学性能、有电绝缘性和粘接性以及稳定的化学性能等等，不饱和聚酯树脂被广泛的应用在生产生活中。但不饱和聚酯树脂也拥有聚合物的普遍缺点——易燃，无任何添加的情况下测得氧指数(LOl/％)只有20.9-21.3，并且燃烧时释放大量热、有毒性气体(主要是CO和NO)以及大量烟尘。严重威胁了人们的生命财产安全，同时对环境造成了更大的污染。

碳纳米管具有高长径比、优异的热稳定性，作为新型阻燃剂被广泛应用于聚烯烃、聚酰胺等材料。碳纳米管阻燃材料的制备与应用一直受到国内外科研工作者的关注。但是，在实际应用过程中，碳纳米管难以溶于一般溶剂，而且非常容易团聚，在实际应用过程中受其分散性的限制。离子液体是一类在室温或接近室温下呈液态的融熔盐，一般由有机阳离子和无机阴离子组成，离子液体具备非挥发性，被公认为是符合绿色化学理念的溶剂与材料。目前离子液体被用作增塑剂、润滑剂、成核剂、抗静电剂及阻燃剂等，在聚合物改性方面已得到广泛的应用。但目前还未有离子液体改性碳纳米管用于增加UP的热稳定性能、提高UP的阻燃性能的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法，以提高UP的阻燃性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

技术方案一：

本发明提供一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料的制备方法，包括以下步骤：首先制备离子液体改性碳纳米管材料，然后将离子液体改性碳纳米管材料添加到不饱和聚酯树脂中，通过混合固化，得到离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料。

作为本发明的进一步改进，离子液体改性碳纳米管材料占不饱和聚酯树脂质量的0.05％-0.2％。

作为本发明的进一步改进，离子液体改性碳纳米管材料占不饱和聚酯树脂质量的0.1％-0.15％。

作为本发明的进一步改进，所述离子液体改性碳纳米管材料的制备方法为：将碳纳米管分散于离子液体中形成胶状物，同时进行超声处理或者研磨处理。

作为本发明的进一步改进，超声功率为200-300w，超声时间为5-10min。

作为本发明的进一步改进，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。离子液体对于碳纳米管具有很好的分散能力，咪唑类离子液体处理多壁碳纳米管可使碳纳米管表面缺陷SP²杂化碳原子功能化，起到分散碳纳米管和催化碳纳米管表面改性的反应，降低改性碳纳米管与不饱和聚酯树脂的反应条件。